基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的生豬屠宰自動(dòng)化監(jiān)管系統(tǒng)

何玲+陳長(zhǎng)喜

摘要：生豬屠宰的監(jiān)管是保障豬肉質(zhì)量安全的最后屏障，為提高監(jiān)管效率、降低人為因素、增強(qiáng)監(jiān)管透明度、應(yīng)基層監(jiān)管部門的迫切渴望，研究開發(fā)一種生豬屠宰自動(dòng)化監(jiān)管系統(tǒng)。本研究詳細(xì)分析了生豬屠宰監(jiān)管的實(shí)際需求，針對(duì)需求提出了自動(dòng)化監(jiān)管的解決方案；從角色劃分角度，詳細(xì)論述了系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)；闡述了生豬屠宰監(jiān)管的自動(dòng)化流程，這是系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。系統(tǒng)具有監(jiān)管自動(dòng)化和過(guò)程可追溯兩大特點(diǎn)，該系統(tǒng)的開發(fā)探索了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生豬屠宰監(jiān)管領(lǐng)域的應(yīng)用，改善了現(xiàn)有監(jiān)管手段，提高了監(jiān)管水平。

關(guān)鍵詞：生豬屠宰；自動(dòng)化監(jiān)管；物聯(lián)網(wǎng)；可追溯

中圖分類號(hào)： TP311.52

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）04-0390-04

中國(guó)是世界上最大的豬肉生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，生豬出欄數(shù)占全球生豬出欄總量的50%[1]，豬肉是廣大群眾餐桌上主要的肉類食品，占全部肉類食品的70%[2]。因此，豬肉質(zhì)量安全與人們?nèi)罕娚钕⑾⑾嚓P(guān)，不容忽視。抓住監(jiān)管環(huán)節(jié)不放松，是保障豬肉安全的最有效手段，相關(guān)農(nóng)業(yè)監(jiān)管部門也為加強(qiáng)監(jiān)管力度而不斷努力。生豬屠宰是豬肉進(jìn)入市場(chǎng)前的最后環(huán)節(jié)，把好這最后一道關(guān)，可以杜絕各種問(wèn)題豬肉流入市場(chǎng)。當(dāng)前政府對(duì)屠宰場(chǎng)的監(jiān)管方式主要是人工監(jiān)督、抽檢的方式。監(jiān)管手段單一，檢測(cè)技術(shù)落后，信息化水平偏低[3]，不能全面系統(tǒng)監(jiān)管各個(gè)屠宰場(chǎng)（點(diǎn)）。相關(guān)部門也認(rèn)識(shí)到生豬屠宰監(jiān)管的重要性，但是研究?jī)?nèi)容多數(shù)停留在健全制度、落實(shí)責(zé)任等政策層面，從技術(shù)層面研究此問(wèn)題的還不多見?，F(xiàn)今蓬勃發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠提供更高效監(jiān)管技術(shù)手段，只有健全的法規(guī)制度結(jié)合高效的監(jiān)管手段才能將豬肉安全的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。應(yīng)天津市西青區(qū)動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所的實(shí)際需求，結(jié)合上級(jí)主管部門和消費(fèi)者的信息應(yīng)用需求，開發(fā)了本系統(tǒng)。系統(tǒng)以生豬屠宰自動(dòng)化監(jiān)管為核心功能，附帶相關(guān)信息管理、數(shù)據(jù)分析、預(yù)警、追溯功能。

1 調(diào)研生豬屠宰的監(jiān)管需求

生豬從進(jìn)入屠宰場(chǎng)直到出場(chǎng)售賣，中間要經(jīng)過(guò)多個(gè)環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的監(jiān)管任務(wù)說(shuō)明如下。

1.1 生豬進(jìn)場(chǎng)環(huán)節(jié)

核查生豬的一系列身份證明，確保生豬來(lái)源可靠。包括產(chǎn)地檢疫證明、動(dòng)物質(zhì)量安全檢測(cè)合格證明、生豬販運(yùn)人備案信息[4]。

1.2 生豬待宰環(huán)節(jié)

生豬在待宰圈中要待宰觀察12 h以上，駐場(chǎng)獸醫(yī)在宰前2 h對(duì)豬進(jìn)行宰前檢疫，出具《宰前檢疫合格證》，以證明可屠宰[5]。檢出病死豬將進(jìn)行無(wú)害化處理。

1.3 生豬屠宰環(huán)節(jié)

生豬屠宰過(guò)程中需要進(jìn)行多方面檢測(cè)，也叫屠宰同步檢疫。這些檢測(cè)包括頭踢檢測(cè)、體表檢測(cè)、內(nèi)臟檢測(cè)、胴體檢測(cè)、三腺（腎上腺、甲狀腺、病變淋巴結(jié)）是否摘除、肉品品質(zhì)檢測(cè)、瘦肉精及違禁藥品檢測(cè)[6]。

1.4 無(wú)害化處理環(huán)節(jié)

無(wú)害化處理主要包含病死豬的無(wú)害化處理和生豬屠宰產(chǎn)生廢棄物的無(wú)害化處理。如果屠宰廢棄物（主要是生豬三腺）的無(wú)害化處理監(jiān)管不到位，廢棄物流入不法商販?zhǔn)种?，是煉制地溝油的主要原料[7]，危害嚴(yán)重。

1.5 加標(biāo)出證環(huán)節(jié)

在上述監(jiān)管控制下，生產(chǎn)出的合格生豬要進(jìn)行豬體灼印并打印出場(chǎng)合格證明，表示該豬可以售賣。

2 系統(tǒng)功能與流程設(shè)計(jì)

通過(guò)上述監(jiān)管環(huán)節(jié)的分析，可以看出監(jiān)管人員工作量繁重。一般情況下，一個(gè)駐場(chǎng)監(jiān)管員要同時(shí)負(fù)責(zé)幾個(gè)小型屠宰場(chǎng)（點(diǎn)），導(dǎo)致駐場(chǎng)監(jiān)管流于形式。開發(fā)自動(dòng)化監(jiān)管系統(tǒng)就是要將一系列的核查、判定、把關(guān)工作交給計(jì)算機(jī)完成，不僅節(jié)省了監(jiān)管人力，也避免了徇私等人為因素的干擾。

2.1 系統(tǒng)核心功能

自動(dòng)化監(jiān)管系統(tǒng)的核心功能包括以下內(nèi)容。

2.1.1 登記生豬信息，自動(dòng)核查生豬來(lái)源 生豬販運(yùn)人是豬供銷鏈上的一個(gè)參與者，其信息要備案到系統(tǒng)。當(dāng)生豬進(jìn)入屠宰場(chǎng)，系統(tǒng)首先要求錄入該批豬生豬販運(yùn)人、產(chǎn)地檢疫證明、動(dòng)物質(zhì)量安全檢測(cè)合格證明、畜禽質(zhì)量安全檢測(cè)合格證明，并留證明掃描件備查。系統(tǒng)根據(jù)備案信息自動(dòng)核查生豬販運(yùn)人是否有效，各種證明是否齊全。

2.1.2 自動(dòng)傳輸、判斷各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果

2.1.2.1 3次測(cè)量生豬體質(zhì)量 判斷生豬是否注水。第1次：生豬進(jìn)入待宰圈，要經(jīng)過(guò)一個(gè)狹窄通道（確保僅1頭豬通過(guò)），通道中設(shè)立電子地稱裝置，每頭豬通過(guò)時(shí)記錄其體質(zhì)量和進(jìn)入待宰圈時(shí)間，并自動(dòng)傳輸給系統(tǒng)。第2次：生豬屠宰首先要掛豬到生產(chǎn)線，在生產(chǎn)線上設(shè)立電子掛稱裝置，記錄生豬宰前體質(zhì)量和屠宰時(shí)間，自動(dòng)傳輸給系統(tǒng)；2次記錄時(shí)間，即可由系統(tǒng)判斷，待宰時(shí)間是否滿足6 h。第3次：生豬屠宰完成即將進(jìn)入冷庫(kù)排酸時(shí)，利用電子掛稱測(cè)量宰后體質(zhì)量。3次稱量體質(zhì)量，得到體質(zhì)量差值，參照預(yù)設(shè)規(guī)范值，即可判斷該豬是否注水。

2.1.2.2 內(nèi)臟輪廓識(shí)別 判斷生豬是否注水。在屠宰車間安裝攝像裝置，自動(dòng)抓拍生豬開膛時(shí)內(nèi)臟圖像，利用圖像識(shí)別技術(shù)判斷內(nèi)臟是否膨大異常，光澤度異常，從而判定生豬是否注水。

2.1.2.3 尿樣檢測(cè) 判斷是否使用瘦肉精等違禁藥物。系統(tǒng)采用膠體金方法進(jìn)行瘦肉精檢測(cè)，檢測(cè)儀器配有數(shù)據(jù)傳輸接口，直接將檢測(cè)結(jié)果傳輸?shù)较到y(tǒng)。

2.1.2.4 屠宰環(huán)節(jié)的其他檢測(cè)項(xiàng)目由人工識(shí)別 通過(guò)按鈕裝置將檢測(cè)結(jié)果（按下按鈕表示不合格）從檢驗(yàn)室即時(shí)傳入系統(tǒng)，不得隨意更改。

2.1.3 無(wú)害化處理的自動(dòng)監(jiān)管 病害豬處理的自動(dòng)監(jiān)管。生豬屠宰的檢疫包括宰前檢疫和屠宰同步檢疫，檢疫環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)病死豬，駐場(chǎng)監(jiān)管員向系統(tǒng)錄入發(fā)現(xiàn)病死豬的耳標(biāo)編號(hào)、豬異常情況、疾病名稱、處理方式、處理人、監(jiān)管人。該記錄要上報(bào)政府監(jiān)管部門，不僅用作無(wú)害化處理的監(jiān)督，也作為生豬疫情預(yù)警的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

屠宰廢棄物處理的自動(dòng)監(jiān)管。屠宰中產(chǎn)生的有害廢棄物主要指生豬三腺。在生豬屠宰流水線上，屠宰員工割下豬腺體、淋巴，拋棄在廢棄物傳送帶的托盤上，自動(dòng)傳送到無(wú)害化處理間，屠宰結(jié)束后對(duì)全部廢棄物稱重，稱得質(zhì)量傳入系統(tǒng)，與系統(tǒng)按照屠宰數(shù)量預(yù)估的質(zhì)量對(duì)比，如果不在合理范圍內(nèi)，記錄告警信息。

2.1.4 自動(dòng)打印合格證明 生豬屠宰完畢，即將出場(chǎng)，系統(tǒng)首先核查各項(xiàng)檢測(cè)是否合格，如合格系統(tǒng)自動(dòng)打印該豬合格證，否則該豬無(wú)法獲得出場(chǎng)合格證。

2.1.5 登記責(zé)任人信息，方便追溯 生豬進(jìn)場(chǎng)、待宰、屠宰、檢驗(yàn)、復(fù)檢、入庫(kù)排酸、無(wú)害化處理、售賣各環(huán)節(jié)都有相應(yīng)操作員工和駐場(chǎng)監(jiān)管員，為落實(shí)責(zé)任，實(shí)現(xiàn)追溯機(jī)制，責(zé)任人信息也要錄入系統(tǒng)。

2.2 核心功能的實(shí)現(xiàn)流程

屠宰監(jiān)管的自動(dòng)化是本系統(tǒng)的核心功能。由于生豬屠宰是流水作業(yè)，自動(dòng)監(jiān)管功能必須依照生豬屠宰的流程設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)的重點(diǎn)和難點(diǎn)就在于設(shè)計(jì)一套合理監(jiān)管流程，通過(guò)電子設(shè)備將監(jiān)管數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)。自動(dòng)化監(jiān)管的流程見圖1。

2.3 系統(tǒng)輔助功能

為了配合實(shí)現(xiàn)上述核心功能，并使系統(tǒng)更好地服務(wù)于消費(fèi)者、屠宰企業(yè)及各級(jí)政府監(jiān)管部門，也為了更深入地挖掘、利用系統(tǒng)采集來(lái)的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供了其他相關(guān)功能。

2.3.1 為消費(fèi)者提供追溯功能 系統(tǒng)記錄了每頭生豬的各個(gè)經(jīng)手人信息，從生豬養(yǎng)殖人、生豬販運(yùn)人、運(yùn)輸車輛、屠宰場(chǎng)、檢疫人、直到豬肉商販。屠宰場(chǎng)內(nèi)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)是最詳實(shí)的，包括生豬進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、宰殺時(shí)間、入庫(kù)（排酸）時(shí)間、出庫(kù)時(shí)間、進(jìn)場(chǎng)體質(zhì)量、宰前體質(zhì)量、宰后體質(zhì)量、售賣體質(zhì)量、屠宰員工、檢測(cè)員工、監(jiān)管員、各項(xiàng)檢查結(jié)果、各項(xiàng)檢疫檢驗(yàn)證明、出場(chǎng)合格證明等都有據(jù)可查。每頭生豬出場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)為其打印一個(gè)唯一的二維碼標(biāo)簽。掃描該二維碼，可以獲得該頭生豬的上述信息[8]。雖然購(gòu)買生豬的一般是豬肉商販，而不是終端消費(fèi)者，但此標(biāo)簽可以通過(guò)張貼在零售點(diǎn)、或印刷到豬肉產(chǎn)品包裝等方式傳播給終端消費(fèi)者。由于二維碼信息中有日期信息，每張二維碼標(biāo)簽都不是長(zhǎng)期有效的，因此造假、仿印是毫無(wú)意義的。

2.3.2 為屠宰場(chǎng)提供生豬采購(gòu)、銷售客戶信息管理功能 系統(tǒng)記錄了天津市所有生豬販運(yùn)人信息，養(yǎng)殖場(chǎng)信息以及豬肉商販信息。根據(jù)屠宰場(chǎng)的權(quán)限設(shè)置，其管理員可以查看到與自己有往來(lái)關(guān)系的生豬供、銷環(huán)節(jié)的客戶信息。系統(tǒng)還提供了這些客戶的生豬供、銷數(shù)量統(tǒng)計(jì)功能，方便企業(yè)進(jìn)行客戶關(guān)系管理。

2.3.3 為監(jiān)管部門提供全面的信息備案與核查功能 （1）以生豬屠宰環(huán)節(jié)為中心，系統(tǒng)備案了所有與之關(guān)聯(lián)的前序、后序的參與者。具體包括生豬養(yǎng)殖場(chǎng)（戶）、生豬販運(yùn)人、運(yùn)輸車輛、屠宰場(chǎng)（點(diǎn)）、政府監(jiān)管部門、豬肉商販。（2）系統(tǒng)備案了生豬屠宰環(huán)節(jié)中所需證明文件的信息和原件掃描文件。包括產(chǎn)地檢疫證明、動(dòng)物檢疫合格證明、畜禽產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)合格證明、宰前檢疫合格證明、出場(chǎng)合格證明。（3）系統(tǒng)提供了按地域、時(shí)間、名稱、編號(hào)等不同條件檢索上述備案的功能，提高核查效率。

2.3.4 為監(jiān)管部門提供預(yù)警功能 系統(tǒng)建立了告警制度，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到注水豬、無(wú)害化處理不合規(guī)范、屠宰檢驗(yàn)缺失、屠

宰流程不規(guī)范、進(jìn)場(chǎng)生豬手續(xù)不全等問(wèn)題就會(huì)自動(dòng)將該屠宰場(chǎng)列入告警名單，并說(shuō)明原因。告警制度為政府監(jiān)管提供了警示作用。政府監(jiān)管部門對(duì)列入告警名單的屠宰場(chǎng)進(jìn)一步核查，確認(rèn)存在違法、違規(guī)行為，則依照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行處罰、整改。并將該屠宰場(chǎng)記入系統(tǒng)黑名單，并記錄其違規(guī)行為。

各屠宰場(chǎng)駐場(chǎng)監(jiān)管員每日要向系統(tǒng)錄入發(fā)現(xiàn)病死豬的詳細(xì)信息。系統(tǒng)匯總每日發(fā)現(xiàn)病死豬情況，當(dāng)數(shù)量超過(guò)監(jiān)管部門預(yù)設(shè)的閾值，則發(fā)出預(yù)警信息。

2.3.5 為各級(jí)政府部門提供統(tǒng)計(jì)分析功能 該系統(tǒng)管理生豬屠宰的過(guò)程記錄了大量數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析、挖掘，可以為政府部門提供決策支持[9]。系統(tǒng)提供了全市各區(qū)（縣） 的年、季、月、日生豬屠宰量統(tǒng)計(jì)及對(duì)比；屠宰場(chǎng)違規(guī)次數(shù)統(tǒng)計(jì)；每日病死豬數(shù)量、疾病統(tǒng)計(jì)；病死豬占總生豬屠宰量的比率；生豬產(chǎn)地統(tǒng)計(jì)分析；豬肉售賣去向統(tǒng)計(jì)。

3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 基于角色劃分的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的參與者包括3類：第1類是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供、維護(hù)者，具體包括系統(tǒng)管理員、屠宰場(chǎng)管理員、政府部門管理員；第2類是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)提供者，具體包括屠宰員工、駐場(chǎng)監(jiān)管員；第3類是數(shù)據(jù)使用者，他們是各級(jí)政府監(jiān)管責(zé)任人和生豬消費(fèi)者。系統(tǒng)通過(guò)角色管理和權(quán)限管理，使這些用戶在同一平臺(tái)上各司其職，具體功能模塊劃分見圖2。

3.2 系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)采用ASP.NET技術(shù)搭建的信息化平臺(tái)，采用C#語(yǔ)言編寫了業(yè)務(wù)層自動(dòng)控制程序，采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)運(yùn)用RFID技術(shù)識(shí)別生豬個(gè)體、檢驗(yàn)標(biāo)本、屠宰員工、購(gòu)豬商販和駐場(chǎng)監(jiān)管員。系統(tǒng)運(yùn)用二維條碼技術(shù)存儲(chǔ)追溯信息，消費(fèi)者無(wú)需上網(wǎng)，只要通過(guò)手機(jī)掃描二維條碼即可獲得該生豬的屠宰檔案。系統(tǒng)運(yùn)用圖像識(shí)別技術(shù)，輔助識(shí)別注水生豬。系統(tǒng)在屠宰車間、檢測(cè)間加裝按鈕裝置，使人工的檢測(cè)結(jié)果能即時(shí)傳入系統(tǒng)。系統(tǒng)充分利用了操作環(huán)節(jié)獲取的數(shù)據(jù)，運(yùn)用了有效統(tǒng)計(jì)、分析技術(shù)，以報(bào)表、圖表形式向決策者提供決策依據(jù)。

4 結(jié)論

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，監(jiān)管自動(dòng)化越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。受經(jīng)濟(jì)條件的制約，目前其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用還剛剛起步。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生豬屠宰的自動(dòng)化監(jiān)管，節(jié)省了監(jiān)管人力，提高了監(jiān)管效力，帶來(lái)了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

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